抽油泵軸在井下1500mm處工作，既要承受電機(jī)傳遞過來的扭矩(2000N·m)，又要承受井下油氣的壓力(約20MPa)，還要經(jīng)受油氣中H2S、CO2、Cl-等腐蝕和油氣溫度變化引起的熱應(yīng)力，總之，抽油泵軸用管是在惡劣的環(huán)境下工作，經(jīng)常出現(xiàn)非正常失效。國內(nèi)某無縫鋼管廠供油田某單位準(zhǔn)56mm×18mm規(guī)格、按API5CT標(biāo)準(zhǔn)中N80鋼級交貨的油管，經(jīng)該單位加工成抽油泵軸后發(fā)往油田使用，在使用過程中出現(xiàn)抽油泵軸斷裂現(xiàn)象。

抽油泵軸斷口上有很多小臺肩，表現(xiàn)出明顯的多源特征；整個斷口基本可分為平坦光滑區(qū)和粗糙區(qū)。平坦光滑區(qū)所占面積比較大，在此區(qū)內(nèi)可觀察到臺階和貝殼線花樣，為疲勞斷口特征，裂紋源在軸臺肩根部。粗糙處為瞬斷區(qū)，所占面積比較小，在該斷口中不明顯。

在裂紋源附近區(qū)域作掃描電鏡分析，斷口的顯微形貌可見疲勞輝紋。在裂紋擴(kuò)展初期可觀察到間距較窄的疲勞輝紋，隨著裂紋的擴(kuò)展，疲勞輝紋逐漸加寬。瞬斷區(qū)微觀形貌為蜂窩+少量準(zhǔn)解理。在斷口上有大量的貝紋線和疲勞輝紋存在，說明材料在服役期承受了交變載荷，而且所受交變載荷的大小還在不斷變化，這一點與抽油泵軸的實際工作條件是相吻合的。

在斷軸上取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果成分符合公司的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，也符合APISPEC5CT標(biāo)準(zhǔn)中N80鋼級對硫磷含量的要求。

在軸上取樣做力學(xué)性能試驗，拉伸試驗采用Φ6.25mm的圓棒試樣，沖擊試驗采用10mm×10mm×55mm的夏比V型缺口試樣，試驗溫度為室溫。試驗結(jié)果顯示，屈服強(qiáng)度不符合APISPEC5CT標(biāo)準(zhǔn)中對N80鋼級的要求，其余試驗結(jié)果均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但抗拉強(qiáng)度的富裕量也不大。

該抽油泵軸按APISPEC5CTN80鋼級油管供貨，但實際使用的材料的屈服強(qiáng)度低于APISPEC5CTN80鋼級的要求，材料的顯微組織為非調(diào)質(zhì)組織，這無疑降低了材料的疲勞強(qiáng)度。

針對用36Mn2V作抽油泵軸用管出現(xiàn)斷裂這一現(xiàn)象，某鋼管廠對原有生產(chǎn)工藝作了改進(jìn)，對生產(chǎn)的鋼管進(jìn)行了調(diào)質(zhì)處理。在其他條件不變的情況下又生產(chǎn)了幾批相同規(guī)格的產(chǎn)品發(fā)往油田試用，同時油田在鋼管加工成抽油泵軸時對刀痕處進(jìn)行了打磨處理，消除了疲勞裂紋源產(chǎn)生的可能性。在進(jìn)行了上述改進(jìn)后未再發(fā)生斷裂現(xiàn)象。（榕霖）